STM32输出5V电平

Hello，大家好，今天和大家探讨一下，STM32能输出5V电平吗？以及STM32的开漏输出设置。

电平冲突与兼容

这是个常见的问题，比如为了减少系统的改动，在产品升级过程中，会保留上一版本的器件，而新更换的控制器或数字器件的电平与原版不同，为了兼容两种电平，需要电平之间的转换，这是设计者必须考虑的问题。

（1）最简单的变换5V到3V的电路就是电阻分压了：

图1：5V到3V的电平变换

（2）3V转5V
可以使用逻辑芯片：

图2：3V到5V的电平变换

升级带来的电平问题

笔者刚刚做完一个产品升级的项目，为了提高人机交互的性能，并且为以后的升级预留空间，将单片机从原来的51换成了ARM。其中有几处蜂鸣器和LED涉及到了电平的变换，如图3所示：

图3：ARM的IO口与5V电平的冲突

图3为一个嵌入式控制+无线通信平台，其中使用ARM的PA11口控制晶体管Q2，实现反相器，并控制LED的点亮与关闭。在之前的版本中是用51单片机的IO口控制Q2的，当IO口输出高电平（5V）时，Q2不导通，LED不发光，信号K2为低电平，不存在电平不兼容的问题。

现在换成ARM，问题来了，当PA11输出高电平（3.3V）时，Q2实际上是导通了，和原来的版本不一样了。事实上由于ARM采用的是3.3V的电平，导致无论PA11输出高电平还是低电平，Q2都导通，LED都发光，K2一直处于高电平状态。

在测试阶段，笔者发现LED一直发光，经检查做出了上述的分析，怎么解决呢？

STM32的开漏输出模式

我们知道单片机的IO口有一种开漏输出的结构，比如大家熟悉的51单片机的P0口就是开漏的结构，如图4所示：

图4：单片机开漏结构IO示意图

对于开漏结构的IO口最重要的就是，需要在单片机外部使用“上拉电阻”。如果上拉电阻接5V，那么就是5V逻辑电平了。重点来了：因此我们可以使用STM32 IO口的开漏模式，使用上拉电阻使其输出5V的逻辑电平。

STM32 IO口支持多种模式，通过配置寄存器可以选择不同的模式。STM32的固件库中定义了如下的结构体类型：
typedef struct
{
uint16_t GPIO_Pin;

GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed;

GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode;

}GPIO_InitTypeDef;

其中粗体字的一行用来设置IO口的模式，我们可以定义这样一个结构体：
GPIO_InitTypeDef GPIO_Structure;
然后将结构体中的GPIO_Mode定义成开漏输出：
GPIO_Structure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;

在初始化GPIO口之后就可以配合外置的上拉电阻实现5V的输出了。（为了解决LED一直亮的问题，笔者将图3中原来设计的备用不焊接的电阻R32焊接上了）

后记：尽管通过许多方法可以完成不同电平之间的兼容，但是在条件允许的情况下，还是不建议使用这样的结构，这样的系统增加了复杂度，需要更多的电源管理，也增加了硬件BUG的可能性。

水平有限，请多指教 ?

作者：伏熊 （专业：射频芯片设计、雷达系统。 爱好：嵌入式。）